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基于应力积分算法的梅山碾压混凝土重力坝层面稳定性分析 被引量:1
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作者 李强 《湖南水利水电》 2024年第3期1-3,共3页
碾压混凝土具备施工速度快、造价低、胶凝材料少、水化热低等优点,被广泛应用于坝工设计中。由于混凝土采用薄层连续碾压浇筑,高坝往往由数百个碾压层面组成。碾压层面不可避免地会受到天气和施工方法的影响,层面的结合强度会降低,所以... 碾压混凝土具备施工速度快、造价低、胶凝材料少、水化热低等优点,被广泛应用于坝工设计中。由于混凝土采用薄层连续碾压浇筑,高坝往往由数百个碾压层面组成。碾压层面不可避免地会受到天气和施工方法的影响,层面的结合强度会降低,所以需要进行碾压层面的稳定性分析。为了全面了解碾压混凝土重力坝层面稳定性,文章采用三维有限元并利用应力积分算法,对梅山碾压混凝土重力坝进行分析,并同传统刚体极限平衡法的计算结果进行对比分析,可为其他类似结构的计算提供参考。 展开更多
关键词 碾压混凝土层面 重力坝 三维有限元 应力积分算法 稳定性分析
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三维边界元法中几乎奇异积分的正则化算法 被引量:16
2
作者 牛忠荣 王秀喜 周焕林 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第1期49-56,共8页
当源点靠近边界单元时,边界积分方程通常存在几乎奇异积分的计算难题.基于三角形单元,将源点到单元的距离与单元特征长度比值定义为接近度,用于度量边界单元中积分奇异性的程度.将单元上的面积分在局部的极坐标系ρθ下表示,利用一些初... 当源点靠近边界单元时,边界积分方程通常存在几乎奇异积分的计算难题.基于三角形单元,将源点到单元的距离与单元特征长度比值定义为接近度,用于度量边界单元中积分奇异性的程度.将单元上的面积分在局部的极坐标系ρθ下表示,利用一些初等函数的积分公式,获得对变量ρ作单层积分的解析表达式.几乎强奇异和超奇异面积分被转化为沿单元围道上一系列线积分,而Gauss数值积分能够有效计算这些线积分.应用该算法分析三维弹性薄壁结构获得了成功. 展开更多
关键词 弹性力学 边界元法 奇异积分 正则化算法 极坐标系 高斯积分 轴向位移 轴向应力
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边界元法中计算几乎奇异积分的一种无奇异算法 被引量:8
3
作者 牛忠荣 王秀喜 周焕林 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第4期1-8,共8页
边界元法中存在几乎奇异积分的计算困难。引起边界单元上几乎奇异积分的因素是源点到其邻近单元的最小距离δ。本文拓展文 [1 ]的思想 ,进一步采用分部积分将δ移出奇异积分式中积分核之外 ,转换后的积分核是δ的正则函数。所以几乎强... 边界元法中存在几乎奇异积分的计算困难。引起边界单元上几乎奇异积分的因素是源点到其邻近单元的最小距离δ。本文拓展文 [1 ]的思想 ,进一步采用分部积分将δ移出奇异积分式中积分核之外 ,转换后的积分核是δ的正则函数。所以几乎强奇异和超奇异积分被化为无奇异的规则积分与解析积分的和 ,可由通常的Gauss数值积分解出。文中应用此正则化技术求解了弹性力学平面问题的近边界点位移和应力。 展开更多
关键词 边界元法 几乎奇异积分 正则化 弹性力学 无奇异算法 超奇异积分 Gauss数据积分 平面问题 近边界点应力 离散
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循环硬化材料本构模型的隐式应力积分和有限元实现 被引量:4
4
作者 康国政 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期579-584,共6页
针对新发展的、能够描述循环硬化行为应变幅值依赖性的粘塑性本构模型,讨论了它的数值实现方法。首先,为了能够对材料的循环棘轮行为(R atcheting)和循环应力松弛现象进行描述,对已有的本构模型进行了改进;然后,在改进模型的基础上,建... 针对新发展的、能够描述循环硬化行为应变幅值依赖性的粘塑性本构模型,讨论了它的数值实现方法。首先,为了能够对材料的循环棘轮行为(R atcheting)和循环应力松弛现象进行描述,对已有的本构模型进行了改进;然后,在改进模型的基础上,建立了一个新的、全隐式应力积分算法,进而推导了相应的一致切线刚度(Con-s isten t T angen tM odu lus)矩阵的表达式;最后,通过ABAQU S用户材料子程序UM AT将上述本构模型进行了有限元实现,并通过一些算例对一些构件的循环变形行为进行了有限元数值模拟,讨论了该类本构模型有限元实现的必要性和合理性。 展开更多
关键词 粘塑性 循环硬化 棘轮行为 应力积分算法 有限元
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关于返回映射算法中应力的四阶张量值函数 被引量:6
5
作者 陈明祥 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期228-237,共10页
针对各向同性材料,基于一组相互正交的基张量,建立了一套有效的相关运算方法.基张量中的两个分别是归一化的二阶单位张量和偏应力张量,另一个则使用应力的各向同性二阶张量值函数经过归一化构造所得,三者共主轴.根据张量函数表示定理,... 针对各向同性材料,基于一组相互正交的基张量,建立了一套有效的相关运算方法.基张量中的两个分别是归一化的二阶单位张量和偏应力张量,另一个则使用应力的各向同性二阶张量值函数经过归一化构造所得,三者共主轴.根据张量函数表示定理,本构方程和返回映射算法中所涉及到的应力的二阶、四阶张量值函数及其逆都由这组基所表示.推演结果表明:这些张量之间的运算,表现为对应系数矩阵之间的简单关系.其中,四阶张量求逆归结为对应的3×3系数矩阵求逆,它对二阶张量的变换则表现为该矩阵对3×1列阵的变换.最后,对这些变换关系应用于返回映射算法的迭代格式进行了相关讨论. 展开更多
关键词 本构方程积分 应力更新 返回映射算法 各向同性 张量函数表示定理
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粗粒土边界面塑性模型及其积分算法 被引量:9
6
作者 孙增春 汪成贵 +3 位作者 刘汉龙 尹振宇 吴焕然 肖杨 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期3957-3967,共11页
粗粒土的强度、变形特性对土石坝、边坡和路基等工程的安全性与稳定性有着至关重要的影响。针对粗粒土在复杂应力状态下的强度和变形特性,在边界面塑性理论和临界状态理论框架下,通过引入状态参数和动态临界状态线建立了粗粒土状态相关... 粗粒土的强度、变形特性对土石坝、边坡和路基等工程的安全性与稳定性有着至关重要的影响。针对粗粒土在复杂应力状态下的强度和变形特性,在边界面塑性理论和临界状态理论框架下,通过引入状态参数和动态临界状态线建立了粗粒土状态相关边界面塑性模型。模型不仅能够模拟粗粒土的应变硬化和体积收缩行为,还能描述应变软化和体积膨胀特性。基于ABAQUS的二次开发平台,结合带误差控制的改进欧拉积分算法编写了边界面塑性模型的UMAT子程序。通过设置不同的应变增量步和误差容许值,对改进欧拉积分算法的精确性和收敛性进行了分析。对不同密实状态和围压下粗粒土三轴排水剪切试验进行了模拟,验证了带误差控制的改进欧拉积分算法应用于粗粒土边界面塑性模型的合理性,为进一步工程应用奠定了基础。 展开更多
关键词 粗粒土 边界面 状态相关 改进欧拉积分算法 UMAT
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Sommerfeld积分数值算法
7
作者 柳怀 《岳阳师范学院学报(自然科学版)》 2001年第2期10-11,26,共3页
Sommerfeld积分在工程领域有着广泛的应用,但积分形式复杂难以计算.特采用分段积分方法求积,并来用欧拉变换来加快其分段积分序列的收敛速度,从而求得了复杂积分形式的加Somerfeld积分的数值结果.为了尽量减少... Sommerfeld积分在工程领域有着广泛的应用,但积分形式复杂难以计算.特采用分段积分方法求积,并来用欧拉变换来加快其分段积分序列的收敛速度,从而求得了复杂积分形式的加Somerfeld积分的数值结果.为了尽量减少积分序列中不满足欧拉变换条件的积分序列段数,笔者还对示例积分式中的被积函数进行了变换,使积分序列能迅速进行欧拉交换. 展开更多
关键词 Sommerfeld积分 欧拉变换 分段积分 分段积分序列 级数级 数值算法
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基于非局部理论的Hoek-Brown软化塑性模型
8
作者 周鑫 于佳佳 +2 位作者 吴文杰 路德春 杜修力 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第1期13-20,共8页
由于缺失材料特征长度,局部应变软化模型在模拟结构层面的失效破坏时,会出现网格依赖性问题,严重影响计算结果的准确性与可靠性。本研究提出了非局部的Hoek-Brown软化塑性模型,该模型基于光滑的Hoek-Brown强度准则构造屈服函数,并利用... 由于缺失材料特征长度,局部应变软化模型在模拟结构层面的失效破坏时,会出现网格依赖性问题,严重影响计算结果的准确性与可靠性。本研究提出了非局部的Hoek-Brown软化塑性模型,该模型基于光滑的Hoek-Brown强度准则构造屈服函数,并利用过非局部公式将等效塑性剪应变发展为非局部变量,有效规避了结构失效破坏模拟时的网格依赖性问题。利用隐式返回映射应力更新算法求解非局部塑性模型的微分方程组,详细介绍了该模型的有限元实现流程。最后,以经典的缺陷板受压破坏问题和条形基础承载力问题为例,对模型的有效性进行验证。结果表明,在网格细化过程中,非局部Hoek-Brown软化塑性模型的模拟结果对网格尺寸不敏感,预测的剪切带宽度和荷载位移曲线基本不随网格尺寸变化。所提模型可为岩石工程的失效破坏分析提供具有网格客观性的计算工具。 展开更多
关键词 非局部积分方法 软化塑性模型 HOEK-BROWN强度准则 应力更新算法
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横观各向同性层状地基动应力响应的求解与分析 被引量:7
9
作者 韩泽军 林皋 +1 位作者 周小文 杨林青 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期2287-2294,共8页
动力响应问题的求解对于地基在外荷载作用下引起的弹性波动问题研究有重要的意义。本文提出了一种求解横观各向同性层状地基在施加时间简谐荷载作用下任意点的应力响应的算法。此算法利用傅里叶变换将广义平面应变问题频率-空间域的动... 动力响应问题的求解对于地基在外荷载作用下引起的弹性波动问题研究有重要的意义。本文提出了一种求解横观各向同性层状地基在施加时间简谐荷载作用下任意点的应力响应的算法。此算法利用傅里叶变换将广义平面应变问题频率-空间域的动力方程转化到频率-波数域内,结合对偶变量的引入,利用高精度的精细积分算法对状态方程进行求解,在得到频率-波数域内的位移响应的基础上,利用傅里叶逆变换得到任意点的动应力响应。简谐荷载不仅可以施加在地基表面,而且可以施加在地基内部。对比算例验证了本文算法的准确性,同时对地基各向异性特性、激励频率和阻尼比对动应力响应的影响进行了参数分析,为工程实际提供可靠的数值依据。 展开更多
关键词 横观各向同性 层状地基 简谐荷载 应力响应 精细积分算法
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热弹性力学边界元中二次元的几乎奇异积分计算 被引量:1
10
作者 周焕林 牛忠荣 +1 位作者 王秀喜 程长征 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 2003年第6期1141-1145,共5页
采用正则化积分算法,计算了二维热弹性力学边界元法中近边界点的几乎奇异积分。算法采用二次元划分边界,但对与内点邻近的二次单元,几何量采用线性插值,位移、面力等物理量仍采用二次插值。对此二次非等参单元上的积分采用正则化积分公... 采用正则化积分算法,计算了二维热弹性力学边界元法中近边界点的几乎奇异积分。算法采用二次元划分边界,但对与内点邻近的二次单元,几何量采用线性插值,位移、面力等物理量仍采用二次插值。对此二次非等参单元上的积分采用正则化积分公式。算例证明了该文算法的有效性和精确性。 展开更多
关键词 热弹性力学 边界元法 几乎奇异积分 正则化积分算法 温度应力
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基于统一屈服准则超固结土的应力诱导各向异性下负荷面模型
11
作者 王智超 彭乙芹 +2 位作者 秦云 田英辉 罗光财 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1891-1900,1958,共11页
为了描述中主应力对超固结土力学行为的影响,提出了一种表征土体超固结和应力诱导各向异性新的弹塑性本构模型。采用统一表述Mohr-Coulomb、Drucker-Prager、Lade-Duncan和Matsuoka-Nakai 4种屈服准则的形状函数g(θ),将其引入到下负荷... 为了描述中主应力对超固结土力学行为的影响,提出了一种表征土体超固结和应力诱导各向异性新的弹塑性本构模型。采用统一表述Mohr-Coulomb、Drucker-Prager、Lade-Duncan和Matsuoka-Nakai 4种屈服准则的形状函数g(θ),将其引入到下负荷面模型中修改临界状态破坏线的斜率M值,从而实现新模型中M值能随洛德角θ改变而变化;选择塑性偏应变增量为迭代变量,利用Newton-Raphson迭代开发了新模型的应力积分算法,编写了UMAT子程序,成功将新模型嵌入大型商业有限元软件ABAQUS中。结果表明:新模型能同时表征土体的超固结、剪胀和应力诱导各向异性,预测结果与试验数据吻合良好;新模型物理意义明确表述简单,便于工程推广应用;新模型的应力积分算法收敛速度快,每个增量步所需的迭代次数少,收敛精度高,算法运行稳定可靠。 展开更多
关键词 超固结土 各向异性 统一屈服准则 下负荷面 应力积分算法
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软黏土不排水循环应力应变关系的数值模拟
12
作者 王哲学 王建华 程星磊 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2015年第3期81-87,共7页
对程星磊等提出的总应力形式增量弹塑性本构模型进行二次开发,以模拟复杂应力状态下软黏土的响应。通过Newton-Raphson算法,对材料非线性问题进行迭代求解;针对本构模型中应力反向等一系列关键性问题,应用欧拉切线算法编写了有限元程序... 对程星磊等提出的总应力形式增量弹塑性本构模型进行二次开发,以模拟复杂应力状态下软黏土的响应。通过Newton-Raphson算法,对材料非线性问题进行迭代求解;针对本构模型中应力反向等一系列关键性问题,应用欧拉切线算法编写了有限元程序,并结合子增量方法提高了计算精度。预测了软黏土在轴对称应力状态下的响应,得到了应力应变关系曲线,将其与单元预测结果进行比较,二者趋于一致,从而验证了有限元程序编写的合理性。利用该程序模拟三轴不固结不排水试验,模拟结果与试验吻合良好,表明该本构模型有限元程序可以反映轴对称应力状态下软黏土的不排水应力应变特性,可应用于更加复杂边值问题的模拟计算。 展开更多
关键词 循环荷载 饱和软黏土 应力应变 本构模型 欧拉切线算法 三轴试验
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用有限变形理论研究黏性土试样中变形的局部化问题 被引量:15
13
作者 徐连民 王兴然 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期225-228,共4页
基于有限变形理论和中井的下负荷面本构关系模型,研究了平面应变试验中黏土试样变形的局部化问题。推导了适用于中井本构关系模型的稳定、快速收敛的欧拉向后应力积分算法。在局部误差和整体误差都得到精确控制的情况下,用数值方法得到... 基于有限变形理论和中井的下负荷面本构关系模型,研究了平面应变试验中黏土试样变形的局部化问题。推导了适用于中井本构关系模型的稳定、快速收敛的欧拉向后应力积分算法。在局部误差和整体误差都得到精确控制的情况下,用数值方法得到了土体内部明显可见的X型剪切带。在剪切带的形成过程中,剪切带内及其附近单元存在两次塑性不稳定现象,其中第一次在这些单元进入极限状态之前,第二次在极限状态附近。在这两次塑性不稳定现象之后,变形的局部化过程明显加快,剪切带从中间向外沿四个方向迅速传播。同时,指出了这种塑性不稳定现象和单元分叉之间的内在关系。 展开更多
关键词 黏性土 弹塑性 本构关系模型 剪切带 欧拉向后应力积分算法
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水下管汇入水冲击数值模拟研究
14
作者 曹先凡 王姝媛 +2 位作者 王琮 张爱霞 姚志广 《石油工程建设》 2024年第1期21-24,共4页
基于ABAQUS软件,采用耦合欧拉-拉格朗日算法(CEL)对水下管汇入水工况中框架响应进行数值模拟。根据管汇框架入水受力特点,选取其局部结构(工字梁)建立入水数值模型,其中工字梁采用壳单元模拟,海水区域采用欧拉网格离散,为模拟管汇质量... 基于ABAQUS软件,采用耦合欧拉-拉格朗日算法(CEL)对水下管汇入水工况中框架响应进行数值模拟。根据管汇框架入水受力特点,选取其局部结构(工字梁)建立入水数值模型,其中工字梁采用壳单元模拟,海水区域采用欧拉网格离散,为模拟管汇质量的影响,采用等效密度方式修正工字梁质量。模拟了工字梁入水过程,计算了关键部位速度和应力时间历程,给出了不同时间点的应力场,讨论了初始速度对最大Mises应力的影响,为管汇框架入水强度分析奠定了基础。 展开更多
关键词 管汇框架 数值模拟 耦合欧拉-拉格朗日算法(CEL) Mises应力 ABAQUS软件
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基于修正Mohr-Coulomb准则的弹塑性本构模型及其数值实施 被引量:87
15
作者 贾善坡 陈卫忠 +1 位作者 杨建平 陈培帅 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期2051-2058,共8页
针对Mohr-Coulomb准则高估岩土体抗拉性能的局限性,建立考虑最大拉应力准则的修正Mohr-Coulomb模型;系统地论述隐式本构积分算法的主要内容,推导相应的一致性刚度矩阵。以ABAQUS软件为平台,采用向后欧拉隐式应力积分算法编制了UMAT本构... 针对Mohr-Coulomb准则高估岩土体抗拉性能的局限性,建立考虑最大拉应力准则的修正Mohr-Coulomb模型;系统地论述隐式本构积分算法的主要内容,推导相应的一致性刚度矩阵。以ABAQUS软件为平台,采用向后欧拉隐式应力积分算法编制了UMAT本构程序,对单轴拉伸试验和三轴压缩试验进行数值模拟,对比分析ABAQUS自带模型和自编模型的优劣,结果表明编写的修正Mohr-Coulomb模型能够有效地反映岩土介质的抗拉性能,弥补了ABAQUS自带模型的不足。 展开更多
关键词 修正Mohr-Coulomb准则 本构模型 应力积分算法 UMAT
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基于复合屈服准则的混凝土塑性损伤模型 被引量:10
16
作者 常晓林 马刚 刘杏红 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期1-7,共7页
引入拉伸损伤变量和剪切损伤变量来共同描述损伤对混凝土宏观力学性能的劣化,采用带拉断的Mohr-Coulomb准则作为塑性损伤模型的屈服准则以及非关联的Drucker-Parager塑性势函数,在热力学和连续损伤理论的框架内建立损伤准则和损伤演化方... 引入拉伸损伤变量和剪切损伤变量来共同描述损伤对混凝土宏观力学性能的劣化,采用带拉断的Mohr-Coulomb准则作为塑性损伤模型的屈服准则以及非关联的Drucker-Parager塑性势函数,在热力学和连续损伤理论的框架内建立损伤准则和损伤演化方程,提出了一种改进的混凝土塑性损伤模型,并采用基于完全隐式的向后Eu-ler积分算法进行应力更新。在ABAQUS平台上,采用UMAT进行改进的塑性损伤本构模型的二次开发,并进行了单轴和多轴数值验证。计算结果表明:数值结果和理论曲线及试验成果吻合很好,验证了本构模型的合理性。 展开更多
关键词 混凝土塑性损伤 复合屈服准则 Rankine MOHR-COULOMB 隐式向后欧拉积分算法
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GH4169合金的循环本构模型研究 被引量:5
17
作者 卢孔汉 张宏建 贾鹏超 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期416-423,共8页
为研究GH4169合金在高温环境不同载荷条件下的非弹性响应力学行为,对其开展650℃下单轴拉伸和恒温低周疲劳试验,采用Bodner-Partom (B-P)统一本构理论对其力学行为开展数值模拟研究。通过试验,获得GH4169合金高温单轴拉伸曲线及半应变幅... 为研究GH4169合金在高温环境不同载荷条件下的非弹性响应力学行为,对其开展650℃下单轴拉伸和恒温低周疲劳试验,采用Bodner-Partom (B-P)统一本构理论对其力学行为开展数值模拟研究。通过试验,获得GH4169合金高温单轴拉伸曲线及半应变幅为0.65%,0.75%及0.85%下的循环曲线,基于B-P理论并结合有限元方法,引入介于0~1的缩小因子,研究了本构方程隐式积分新算法,通过ABAQUS用户子程序,计算得到GH4169合金不同载荷条件下的数值模拟曲线。计算曲线与试验曲线均具有较好的一致性,说明B-P模型能较合理地建模GH4169合金的高温非弹性响应力学行为,同时验证了本文模型的完整性和计算程序的正确性。 展开更多
关键词 合金 载荷 隐式积分算法 弹性应力 循环应力 应变曲线
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弹塑性损伤蠕变模型的有限元数值实施 被引量:2
18
作者 崔贤 张涛 黄文雄 《水利与建筑工程学报》 2020年第1期44-50,共7页
利用有限元软件ABAQUS为平台,采用隐式应力积分回映算法编制了UMAT子程序。对不同围压下的三轴压缩试验和蠕变试验进行有限元数值模拟,并与试验结果进行对比分析,结果表明所编写的本构模型数值模拟结果与试验结果非常接近,可以有效反映... 利用有限元软件ABAQUS为平台,采用隐式应力积分回映算法编制了UMAT子程序。对不同围压下的三轴压缩试验和蠕变试验进行有限元数值模拟,并与试验结果进行对比分析,结果表明所编写的本构模型数值模拟结果与试验结果非常接近,可以有效反映软岩的力学特性,丰富了ABAQUS的材料库。采用该模型对地下开挖进行数值计算,得到了岩体表面的位移关系和洞口顶部的下沉随时间的变化规律,结果表明该子程序是正确和可信的,可以为地下工程分析提供合理的建议。 展开更多
关键词 本构模型 塑性 蠕变 损伤 应力积分算法
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